Física - Escalas Termométricas

Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos,
onde cada um desses valores está associado a uma determinada temperatura.


Como geralmente a variação da temperatura e a variação
da grandeza termométrica são proporcionais, isso equivale dizer
matematicamente que a equação termométrica é uma
função do primeiro grau, a qual fica definida a partir de dois
pontos.


No caso das escalas termométricas os pontos escolhidos correspondem
a dois estados térmicos bem definidos e facilmente obtidos, sendo atribuindo
a cada um deles um valor arbitrário de temperatura. Esses dois pontos
são denominados pontos fixos da escala e são:


1° ponto fixo: corresponde à temperatura de fusão
do gelo e é chamado ponto do gelo ou ponto de fusão.


2° ponto fixo: corresponde à temperatura de ebulição
da água e é chamado ponto do vapor ou ponto de ebulição.


 Já foram criadas várias escalas termométricas, contudo
  as mais usadas são as escalas indicadas na tabela abaixo:


                                                                               

ESCALAS	Celsius	Fahrenheit	Kelvin
Ponto de ebulição	100	212	373
Ponto de fusão	0	32	273
Nº de divisões entre         os pontos fixos	100	180	100

  A partir da escolha dos pontos fixos, realizam-se as operações
  para se ter um termômetro tradicional de mercúrio. Veja a seguir
  quais são essas operações:


 1ª) Coloca-se o termômetro em contato com o gelo
  em fusão e, após ocorrer o equilíbrio térmico, marca-se
  a altura da coluna de mercúrio atribuindo um certo valor numérico.


 2ª) Coloca-se o termômetro em contato com a água
  em ebulição e, após ocorrer o equilíbrio térmico,
  marca-se a altura da coluna de mercúrio atribuindo um certo valor numérico.


 3ª) Divide-se em partes iguais o espaço entre
  as duas marcas realizadas.

 
Conversão de escalas termométricas


Podemos ter uma temperatura em uma escala e achar seu valor correspondente em outra, e esse procedimento é chamado de conversão de  escalas termométricas e é feito por meio de uma equação
de conversão.


O procedimento da obtenção da equação de conversão
entre as escalas mais usadas é o seguinte:


 1) Se colocarmos os três termômetros de mercúrio nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, num recipiente com água à  temperatura ambiente, a altura da coluna de mercúrio será a mesma  em todos os termômetros. O valor numérico será diferente,  pois as escalas são diferentes, tais valores serão chamados de  θ_C, θ_F  e θ_K, para cada uma das escalas.


 2) Da mesma forma, na fusão do gelo e na ebulição da água, a altura da coluna de mercúrio será a mesma e
  os valores numéricos nas escalas serão diferentes.

Há uma mesma proporção entre as alturas das colunas de
  mercúrio nas escalas, então podemos escrever:

Simplificando os termos das escalas, temos a equação
de conversão entre as escalas:

  Obs: Equação de conversão para uma temperatura.


Importante: Nos casos de variação
de temperatura, da mesma forma que foi feito para uma dada temperatura, pode-se
encontrar a equação entre as variações de temperaturas
as escala, onde a equação será:


 
Equação de conversão




A escala Kelvin, também denominada escala absoluta,
pois a zero desta escala corresponde ao zero absoluto (estado térmico
no qual a velocidade das moléculas de um gás perfeito se reduziria
a zero, isto é, cessaria o estado de agitação das moléculas).
Ao ler-se uma temperatura na escala Kelvin deve-se omitir o termo "grau";
assim, 23K lê-se "vinte e três Kelvins".